CN106449132B - 一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及应用 - Google Patents
一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106449132B CN106449132B CN201610843254.9A CN201610843254A CN106449132B CN 106449132 B CN106449132 B CN 106449132B CN 201610843254 A CN201610843254 A CN 201610843254A CN 106449132 B CN106449132 B CN 106449132B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- preparation
- mesoporous
- nico
- classified
- nano wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 57
- 229910005949 NiCo2O4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims abstract description 42
- UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N cobalt(II,III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Co+2].[Co+3].[Co+3] UBEWDCMIDFGDOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 14
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M sodium bicarbonate Substances [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 10
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 7
- UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N cobalt dinitrate Chemical compound [Co+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O UFMZWBIQTDUYBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 claims description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 claims description 2
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 27
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 12
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 12
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 7
- -1 tetrabutylammonium cations Chemical class 0.000 description 7
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 6
- 238000002484 cyclic voltammetry Methods 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 3
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 3
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 3
- RKHXQBLJXBGEKF-UHFFFAOYSA-M tetrabutylphosphanium;bromide Chemical class [Br-].CCCC[P+](CCCC)(CCCC)CCCC RKHXQBLJXBGEKF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N tetrabutylammonium Chemical compound CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DZLFLBLQUQXARW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011165 3D composite Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 229940021013 electrolyte solution Drugs 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002173 high-resolution transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008595 infiltration Effects 0.000 description 1
- 238000001764 infiltration Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical class C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052961 molybdenite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052982 molybdenum disulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 description 1
- 235000012149 noodles Nutrition 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010189 synthetic method Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提供一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及其应用。本发明与现有技术相比，通过简单的低温化学液相合成法在泡沫镍基底上合成了介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列结构。本发明提供的介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料作为非对称超级电容器电极材料具有比容量大、循环稳定性好、功率密度和能量密度高以及制备工艺简单、成本低廉的优点。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料制备方法及电化学交叉应用领域，具体涉及一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及应用。
背景技术
超级电容器，作为一种最有前途的能量存储设备，由于功率密度高、充放电速率快、循环稳定性好等特点，在需要快速能量爆发或作为电动车辆的备用电源上引起了极大的兴趣。发展高性能的电极材料提高超级电容器的电化学性能，满足日益增长的能量存储需求成为研究热点。
过渡金属氧化物如Co3O4由于理论比电容高、制备成本低和多重氧化态，被认为是高行为赝电容器最有前途的电极材料。然而，Co3O4导电性差，在循环过程中经常遭受结构毁坏，显著恶化了高速率时的功率容量，导致差的循环行为，极大地限制了实际应用。
三元过渡金属氧化物，如尖晶石结构NiCo2O4继承了两种金属氧化物的优点，相比其中任一种氧化物，具有更大的电子导电性(至少两个数量级大)和更高的电化学活性，能够提供更丰富的氧化还原反应。而且NiCo2O4易于形成介孔超结构，为法拉第反应提供更多电活性位置，同时提供很多有效的电解质溶液可以到达的渠道用于离子传输。然而，由于固有的低电导，大多数情况下NiCo2O4仍然遭受低的比电容或者差的倍率容量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料及其制备方法，利用低温化学液相法，在介孔Co3O4纳米线阵列结构上复合介孔NiCo2O4纳米片，获得介孔Co3O4纳米线 @NiCo2O4纳米片分级核壳阵列结构，合成方法简单，成本低。
本发明还提供了一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料作为非对称超级电容器电极材料的应用。
本发明提供的一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和NaHCO3溶解于去离子水中，搅拌混匀，获得溶液A，置于反应釜中，然后将泡沫镍倾斜置于溶液A中，密封，加热反应，冷却至室温，洗涤，干燥，制得有前驱体的泡沫镍；
(2)将Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和 NaHCO3溶解于甲醇和去离子水的混合溶剂中，搅拌混匀，获得溶液 B，置于反应釜中，将步骤(1)制备的有前驱体的泡沫镍斜放在溶液B中，密封，加热反应，自然冷却至室温，洗涤、干燥后煅烧，制得介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料。
进一步的，步骤(1)中，Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和NaHCO3的摩尔比为1.5:1:2，四丁基溴化铵在溶液A中浓度为0.025M。
步骤(1)中所述泡沫镍使用前进行清洗，具体为：先用6M稀盐酸浸泡10min除去外层的氧化膜，然后用去离子水清洗；使用时，裁切成2×3cm大小。
步骤(1)中所述搅拌，时间为20min；
步骤(1)中所述加热反应具体为：温度180℃下反应6-12h。
进一步的，步骤(1)中所述洗涤为：用去离子水和无水乙醇各洗3-5次；所述干燥为置于60℃真空干燥箱中干燥6h。
进一步的，步骤(2)中Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和NaHCO3的摩尔比为1:2:1:2；甲醇和去离子水的体积比为 5:1；四丁基溴化铵在溶液B中浓度为2.8mM；
步骤(2)中所述搅拌，时间为20min；
步骤(2)中所述加热反应具体为：温度180℃下反应6-12h。
步骤(2)中所述洗涤为：用去离子水和无水乙醇各洗3-5次；所述干燥为置于60℃真空干燥箱中干燥6h。
步骤(2)中所述煅烧具体为：升温速率5℃min-1，然后在温度 300℃煅烧1h。
本发明提供的一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料，采用以上方法制备得到。产品形貌为平均直径70nm的介孔Co3O4纳米线复合平均横向尺寸为500nm的介孔NiCo2O4纳米片。
本发明提供一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料作为非对称超级电容器电极材料的应用。
具体应用方法为：以制备的介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料为正极、活性炭电极(AC)为负极组装成非对称超级电容器装置，电解液为3M KOH溶液。使用CHI 660D电化学工作站测量循环伏安曲线，恒电流充放电以及充放电循环。循环伏安曲线的测试在10，25，50和100mV s-1不同扫描速度下进行，电压范围是0～1.35V。恒电流充放电的测试在2.5，5，10和20Ag-1不同的电流密度下进行，电压范围是0～1.35V。
本发明在导电基底上构建Co3O4@NiCo2O4 3D复合纳米阵列结构充分发挥不同组分的协同效应，利用形成的交联网络结构方便电解液的渗透和电子的快速传输，增加电化学活性位点，缩短离子扩散距离，提高电子收集效率。而且，在氧化还原过程中NiCo2O4壳结构可以保护Co3O4核结构完整，提高材料的导电性、稳定性，进而提高材料的比电容、倍率和循环稳定性等性能。
与现有技术相比，本发明通过简单的低温化学液相法，在 NaHCO3水解提供的碱性条件下，Co2+水解，得到Co3O4前驱物种子，在四丁基铵正离子的取向吸附下，Co3O4前驱物种子生长获得Co3O4纳米线前驱物。进一步在NaHCO3水解提供的碱性条件下，Ni2+和Co2+离子水解，在Co3O4前驱物纳米线上生长出NiCo2O4前驱物种子。溶剂甲醇的加入使体系的极性降低，四丁基铵正离子的溶解性降低，从而更多的四丁基铵正离子吸附到NiCo2O4前驱物种子上，使NiCo2O4前驱物取向连接成纳米片结构，获得Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片前驱物。最后煅烧释放小分子后，获得介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列结构。本发明所提供的非对称超级电容器电极材料的应用，具有比容量大、循环稳定性好、功率密度和能量密度高以及制备工艺简单、成本低廉的优点。
附图说明
图1为实施例1制备的介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的X-射线粉末衍射(XRD)图；
图2为实施例1制备的介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的场发射扫描电子显微镜(FESEM)图；
图3为实施例1制备的介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的透射电子显微镜(TEM)图；
图4为实施例1介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的高分辨晶格条纹(HRTEM)图像；
图5为实施例2介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料非对称电极系统测试的循环伏安曲线；
从上到下扫描速度依次为100mV s-1，50mV s-1，25mV s-1， 10mV s-1；
图6为实施例2介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料非对称电极系统测试的恒电流充放电曲线；
电流密度从右到左依次为2.5Ag-1，5Ag-1，10Ag-1和20Ag-1；
图7为实施例2介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料非对称电极系统测试的比电容循环图；
图8为实施例2介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料非对称电极系统测试的能量密度与功率密度关系曲线(Ragone 曲线)。
具体实施方式
实施例1
一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1.5mmol Co(NO3)2·6H2O和1mmol四丁基溴化铵依次溶解在40mL去离子水中，随后加入2mmol NaHCO3，持续搅拌20min，获得溶液A。将溶液A转移到50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，将预先处理好的2×3cm的泡沫镍(先用6M稀盐酸浸泡10min除去外层的氧化膜，然后用去离子水清洗)斜放在溶液里，密封并在180℃时加热12h，自然冷却至室温。覆盖样品的泡沫镍用去离子水和无水乙醇各洗3遍，置于60℃真空干燥箱中干燥6h。
(2)将0.1mmol Ni(NO3)2·6H2O，0.2mmol Co(NO3)2·6H2O和 0.1mmol四丁基溴化铵依次溶解在30mL甲醇和6mL去离子水的混合溶剂中，随后加入0.2mmol NaHCO3，持续搅拌20min，获得溶液 B。将溶液B转移到50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，将上述覆盖样品的泡沫镍斜放在溶液里，密封并在180℃时加热12h，自然冷却至室温。覆盖样品的泡沫镍用去离子水和无水乙醇各洗3遍，置于 60℃真空干燥箱中干燥6h；将覆盖样品的泡沫镍放在马沸炉中以5℃ min-1的速率升温至300℃煅烧1h。
样品的结构和形貌表征：
使用XRD-6000型X射线粉末衍射仪表征样品的物相(超声收集粉末样品测试，避免泡沫镍基底干扰)，如图1所示。所有的衍射峰均可以指标为尖晶石相Co3O4(JCPDS卡片号：78-1969)和NiCo2O4 (JCPDS卡片号：73-1702)。XRD结果表明，在泡沫镍基底上制备的样品由尖晶石相Co3O4和NiCo2O4构成。使用日立S-4800场发射扫描电子显微镜(FESEM)观察样品的形貌和尺寸，如图2所示。表明样品为纳米线复合纳米片阵列结构。使用JEOL 2010透射电子显微镜进一步观察样品的形貌，结果如图3所示。表明样品为直径 70nm介孔纳米线复合横向尺寸500nm介孔纳米片分级核壳阵列结构。使用高分辨透射电子显微镜进一步对样品的壳层进行分析，结果如图4所示。晶面间距0.47nm和0.25nm分别对应NiCo2O4纳米片的 (111)和(311)晶面。
实施例2
一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料非对称超级电容器电极材料的应用。
具体应用方法为：以介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料为正极和MoS2材料为负极组装成非对称超级电容器装置，以3M KOH溶液为电解液，使用CHI 660D电化学工作站测量循环伏安曲线，恒电流充放电以及充放电循环。循环伏安曲线的测试在10，25，50和100mV s-1不同扫描速度下进行，电压范围是0～1.35 V，结果如图5所示。在10到100mV s-1扫速范围内CV曲线没有明显的扭曲，表明非对称超级电容器快速充放电特征。并且从CV曲线可以清晰地看出非对称电容器的总电容来源于法拉第赝电容和双电层电容的综合贡献。恒电流充放电测试在2.5，5，10和20Ag-1不同电流密度下进行，电压范围是0～1.35V，结果如图6所示。在电流密度为2.5，5，10和20Ag-1时的比电容分别为1194.4，943.7，766.7 和616F g-1。充放电循环的稳定性，以电流密度为5Ag-1为例，结果如图7所示(同时给出Co3O4纳米线的结果以作比较)。表明样品在循环5000次后，比电容可以保持最初的98.3％(Co3O4纳米线首次放电比电容为570.9F g-1，循环5000次后比电容可以保持最初的95.4％)。介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料展示了高的比电容和好的循环稳定性。介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的功率密度和能量密度的函数关系，如图8所示 (同时给出Co3O4纳米线的结果以作比较)。在功率密度相同时，介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片的能量密度比Co3O4纳米线有明显的提高。
实施例3
一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1.5mmol Co(NO3)2·6H2O和1mmol四丁基溴化铵依次溶解在40mL去离子水中，随后加入2mmol NaHCO3，持续搅拌20min，获得溶液A。将溶液A转移到50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，将预先处理好的2×3cm的泡沫镍(先用6M稀盐酸浸泡10min除去外层的氧化膜，然后用去离子水清洗)斜放在溶液里，密封并在180℃时加热9h，自然冷却至室温。覆盖样品的泡沫镍用去离子水和无水乙醇各洗3遍，置于60℃真空干燥箱中干燥6h。
(2)将0.1mmol Ni(NO3)2·6H2O，0.2mmol Co(NO3)2·6H2O和 0.1mmol四丁基溴化铵依次溶解在30mL甲醇和6mL去离子水的混合溶剂中，随后加入0.2mmol NaHCO3，持续搅拌20min，获得溶液 B。将溶液B转移到50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，将上述覆盖样品的泡沫镍斜放在溶液里，密封并在180℃时加热9h，自然冷却至室温。覆盖样品的泡沫镍用去离子水和无水乙醇各洗3遍，置于 60℃真空干燥箱中干燥6h；将覆盖样品的泡沫镍放在马沸炉中以5℃ min-1的速率升温至300℃煅烧1h。
实施例4
一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1.5mmol Co(NO3)2·6H2O和1mmol四丁基溴化铵依次溶解在40mL去离子水中，随后加入2mmol NaHCO3，持续搅拌20min，获得溶液A。将溶液A转移到50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，将预先处理好的2×3cm的泡沫镍(先用6M稀盐酸浸泡10min除去外层的氧化膜，然后用去离子水清洗)斜放在溶液里，密封并在180℃时加热7h，自然冷却至室温。覆盖样品的泡沫镍用去离子水和无水乙醇各洗3遍，置于60℃真空干燥箱中干燥6h。
(2)将0.1mmol Ni(NO3)2·6H2O，0.2mmol Co(NO3)2·6H2O和 0.1mmol四丁基溴化铵依次溶解在30mL甲醇和6mL去离子水的混合溶剂中，随后加入0.2mmol NaHCO3，持续搅拌20min，获得溶液 B。将溶液B转移到50mL聚四氟乙烯为内衬的反应釜中，将上述覆盖样品的泡沫镍斜放在溶液里，密封并在180℃时加热7h，自然冷却至室温。覆盖样品的泡沫镍用去离子水和无水乙醇各洗3遍，置于 60℃真空干燥箱中干燥6h；将覆盖样品的泡沫镍放在马沸炉中以5℃ min-1的速率升温至300℃煅烧1h。
Claims (9)
1.一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和NaHCO3溶解于去离子水中，获得溶液A，置于反应釜中，然后将泡沫镍倾斜置于溶液A中，密封，加热反应，冷却至室温，洗涤，干燥，制得有前驱体的泡沫镍；
（2）将Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和NaHCO3溶解于甲醇和去离子水的混合溶剂中，获得溶液B，置于反应釜中，将步骤（1）制备的有前驱体的泡沫镍斜放在溶液B中，密封，加热反应，自然冷却至室温，洗涤、干燥后煅烧，制得介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料；
步骤（1）中，Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和NaHCO3的摩尔比为1.5:1:2。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，四丁基溴化铵在溶液A中浓度为0.025M。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述加热反应具体为：温度180℃下反应6-12h。
4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、四丁基溴化铵和NaHCO3的摩尔比为1:2:1:2。
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，甲醇和去离子水的体积比为5:1；四丁基溴化铵在溶液B中浓度为2.8mM。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述加热反应具体为：温度180℃下反应6-12h。
7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述煅烧具体为：升温速率5℃ min-1，然后在温度300℃煅烧1h。
8.一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料，采用权利要求1-7任一项所述的制备方法制得。
9.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制备的介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料作为非对称超级电容器电极材料的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610843254.9A CN106449132B (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610843254.9A CN106449132B (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106449132A CN106449132A (zh) | 2017-02-22 |
| CN106449132B true CN106449132B (zh) | 2018-08-17 |
Family
ID=58167059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610843254.9A Active CN106449132B (zh) | 2016-09-23 | 2016-09-23 | 一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106449132B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107068420A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-08-18 | 河南新太行电源股份有限公司 | 一种核壳结构钼酸钴@钴酸镍材料的制备方法和应用 |
| CN107492452A (zh) * | 2017-08-02 | 2017-12-19 | 河南师范大学 | 阵列状多级结构硫化钴镍/泡沫镍超级电容器电极的制备方法 |
| CN109148161B (zh) * | 2018-08-27 | 2019-12-31 | 安徽大学 | 核壳异质结构自支撑电极材料、制备方法及其应用 |
| CN110600274B (zh) * | 2019-09-06 | 2022-01-11 | 广东工业大学 | 一种金属氧化物/导电聚合物十字片花阵列及其制备方法 |
| CN110648861B (zh) * | 2019-09-12 | 2021-10-15 | 陕西国防工业职业技术学院 | 原位生长编织状多孔道NiCo2O4纳米片的方法 |
| CN112174220B (zh) * | 2020-09-22 | 2022-06-28 | 中国计量大学 | 二氧化钛包覆四氧化三钴蜂窝孔纳米线材料及其制备和应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104658765A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种不锈钢无纺布基超级电容器电极材料、制备方法和应用 |
| CN105375028A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-02 | 武汉理工大学 | 收缩的可调内结构的介孔无机盐纳米管材料及其制备方法和应用 |
| CN105679549A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-06-15 | 吉林化工学院 | Co3O4NiO核壳纳米线阵列电极材料的制备 |
-
2016
- 2016-09-23 CN CN201610843254.9A patent/CN106449132B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104658765A (zh) * | 2015-02-04 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种不锈钢无纺布基超级电容器电极材料、制备方法和应用 |
| CN105375028A (zh) * | 2015-12-08 | 2016-03-02 | 武汉理工大学 | 收缩的可调内结构的介孔无机盐纳米管材料及其制备方法和应用 |
| CN105679549A (zh) * | 2016-01-13 | 2016-06-15 | 吉林化工学院 | Co3O4NiO核壳纳米线阵列电极材料的制备 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Facile synthesis of Co3O4@ NiCo2O4core–shell arrays on Ni foam for advanced binder-free supercapacitor electrodes;Xing Gao;《Ceramics International》;20140724;15641-15646 * |
| Nanoforest of hierarchical Co3O4@NiCo2O4 nanowire arrays for high-performance supercapacitors;Guanhua Zhang;《Nano Energy》;20130726;586-594页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106449132A (zh) | 2017-02-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106449132B (zh) | 一种介孔Co3O4纳米线@NiCo2O4纳米片分级核壳阵列材料、制备方法及应用 | |
| Jia et al. | Formation of ZnCo 2 O 4@ MnO 2 core–shell electrode materials for hybrid supercapacitor | |
| Lu et al. | Hierarchical NiCo 2 O 4 nanosheets@ hollow microrod arrays for high-performance asymmetric supercapacitors | |
| CN106532015B (zh) | 二硫化钼插层碳化钛锂离子电池负极材料及其制备方法 | |
| Nan et al. | Hierarchical NiMn 2 O 4@ CNT nanocomposites for high-performance asymmetric supercapacitors | |
| CN105097299B (zh) | 四氧化三钴/NiCoAl双层氢氧化物复合材料及其制备方法 | |
| CN103112846B (zh) | 一种石墨烯-碳纳米管-纳米二氧化锡三维复合材料的制备方法及其产品 | |
| Gong et al. | High-performance desalination of three-dimensional nitrogen-doped carbon framework reinforced Prussian blue in capacitive deionization | |
| CN103440998B (zh) | 一种钴酸锌纳米片列阵/泡沫镍复合电极、制备方法及其应用 | |
| Guan et al. | Facile synthesis of ZnWO 4 nanowall arrays on Ni foam for high performance supercapacitors | |
| CN104362001B (zh) | 二氧化锰/石墨烯/多孔碳复合材料的制备及其作为超级电容器电极材料的应用 | |
| CN105788875B (zh) | 四氧化三钴纳米线/还原氧化石墨烯水凝胶复合材料及其制备和应用 | |
| CN108364793A (zh) | CoNiFe-LDH/多层石墨烯高性能复合储能材料及其制备方法 | |
| CN103714978B (zh) | 电极片及其制备方法、超级电容器 | |
| CN103903873B (zh) | 一种全赝电容超级电容器 | |
| CN105895385B (zh) | 一种氧化钛柱状阵列/二维层状碳化钛电极材料及其制备和应用 | |
| CN107293414A (zh) | 同晶型、高性能的钴酸镍@钴酸镍核壳结构材料及其制备方法和应用 | |
| Tao et al. | Series asymmetric supercapacitors based on free-standing inner-connection electrodes for high energy density and high output voltage | |
| Ma et al. | NiMoO 4-modified MnO 2 hybrid nanostructures on nickel foam: electrochemical performance and supercapacitor applications | |
| CN109786135A (zh) | 一种氧化铜@钼酸镍/泡沫铜复合电极材料及其制备方法 | |
| CN109830377A (zh) | NiCo2O4@Ni-Co-S纳米片阵列核壳结构材料的制备方法 | |
| CN107946089A (zh) | 一种MnFe2O4/rGO复合材料的制备方法及其作为超级电容器电极材料的应用 | |
| CN107086132B (zh) | 花状五氧化二钒/二硫化三镍纳米片及其制备方法和应用 | |
| CN105036130A (zh) | 一种以榆钱为原料制备超级电容器用活性炭材料的方法 | |
| CN110233054A (zh) | 一种非对称超级电容器及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |